Создание инфракрасной паяльной станции в домашних условиях

Инфракрасная паяльно-ремонтная станция Dinghua DH-A1L-C – мощный и надежный ремонтный комплекс для BGA/CSP/SMD

Инфракрасная паяльная станция Dinghua DH-A1L-C – это современное оборудование для высокоточного и безопасного проведения паяльных работ, позволяющее осуществлять монтаж и демонтаж BGA-микросхем средних и крупных габаритов, ремонт материнских плат и видеокарт компьютеров, плат ноутбуков. Она была специально разработана для работы с наиболее сложными печатными узлами, выполненными на многослойных печатных платах, и адаптирована к работе по бессвинцовой технологии.

Особенности инфракрасной паяльной станции:

• Инфракрасный и термовоздушный комбинированный нагрев обеспечивается благодаря трем независимым температурным зонам: верхний и нижний термовоздушные нагреватели, нижний ИК преднагреватель. Конструкция верхнего нагревателя позволяет пользователю точно позиционировать его, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости над объектом пайки. Нижний нагреватель регулируется управлением «вверх-вниз».
• ИК преднагреватель обладает нормированным распределением температуры по поверхности и обеспечивает равномерный и быстрый подогрев печатной платы, исключая ее деформацию в процессе нагрева и остывания. Мощный вентилятор перекрестного потока быстро охлаждает плату.
• Встроенный вакуумный экстрактор делает подъем микросхем с плат легким и аккуратным, без боковых смещений и «смазывания» контактных площадок.
• Гибкое приспособление для фиксации печатной платы с V-образными пазами позволяет работать с любым размером корпуса BGA.
• Процедура видеопозиционирования: Оператор позиционирует верхний нагреватель над центром корпуса BGA с помощью лазерного указателя. Для контроля процессов пайки микросхем разработана система визуализации в реальном времени. Система состоит из прецизионной камеры и двух светодиодных ламп. Камера размещается вблизи рабочей зоны пайки так, чтобы можно было наблюдать сбоку выводы крайнего ряда пластмассового корпуса BGA непосредственно в процессе пайки и передаёт изображение на автономный монитор.
• Точная цифровая система автоматической стабилизации температуры с памятью и обратной связью позволяет контролировать температуру и проводить точный анализ и калибровку температурного профиля в режиме реального времени.
• Программное обеспечение дает возможность программировать и хранить несколько групп профилей, изменяемых по паролю, а так же позволяет задавать термопрофили, оснащённые функцией мгновенного анализа кривой температуры. Благодаря чему можно проводить аналогичный цикл пайки или выпайки в автоматическом режиме. Удобный пользовательский интерфейс сочетает в себе простоту работы и функциональность программного обеспечения. Также управление ремонтным центром осуществляется либо при помощи ПК или ноутбука по USB-интерфейсу.
• В комплекте идет цифровой паяльник с регулировкой температуры.
• После окончания процесса монтажа система оповещает звуковым сигналом. Функция улучшенной защиты предохраняет установку, компоненты, плату от повреждений во всех нестандартных ситуациях.

Современная конструкция ИК паяльного оборудования

Современная технология ИК пайки используется в трех разных вариантах, для каждого из которых выведен свой отдельный вид излучающего оборудования: ламповые установки, панельные устройства и станции комбинированного типа.

Ламповые излучатели воздействуют сразу на несколько участков. В конструкцию ламповых устройств входит сразу несколько нагревателей размещенных в нижней и верхней части транспортера, на который устанавливается плата. В зоне оплавления расположено большое число ламп, закрепленных в рефлекторные отражатели. При такой комбинации создается большая плотность ИК излучаемого потока. На участке предварительного подогрева расположение ламп более редкое. Нагрев платы происходит плавно с равномерным распределением температуры по всей ее поверхности. Чтобы убрать появляющиеся летучие вещества на входе и выходе из нагреваемого участка установлены вентиляторы. На выходе также расположена система принудительного охлаждения объекта пайки.

Панельные инфракрасные станции схожи с ламповыми устройствами пайки. Нагревателями в данном случае выступают инфракрасные панели с разной мощностью, что дает возможность регулировать температуру и период нагревания. ИК панели состоят из трех слоев. Лицевой слой направляется на плату, и может быть изготовленным из стекла, керамики или металла. Зависимо от используемого материала лицевая сторона может функционировать как вторичный излучатель или как прозрачное окно. В первом случае выполнять нагрев будет не сам нагревательный элемент, а материал, из которого выполнен лицевой слой. Вторичный слой произведен из фольги либо проволоки высокого сопротивления смотанной в спираль. Третий элемент выполняет функцию изоляции и изготовлен из керамического тугоплавкого состава.

Зачастую используются ИК панели производящие средний и дальний диапазон излучения. Устройства такого типа способны вырабатывать температуру до 450 градусов. Керамические панели в своем составе имеют камеры с содержанием воздуха либо инертного газа. По этой причине 60% тепла к плате поставляется конвекционным способом, а 40% ИК лучами. Незначительная разность температур излучающего устройства и нагреваемой платы обеспечивает равномерное нагревание.

В панельных инфракрасных установках нагрев осуществляется излучением и конвекцией, потому как ИК лучи имеющегося спектра поглощаются воздухом. Данные устройства могут иметь несколько зон предварительного разогрева с нагревателями расположенными с одной либо сразу с нескольких сторон. Большее количество нагревательных участков дает возможность увеличить скорость конвейера. Панели при нагреве создают равномерную подачу температуры и не чувствительны к загрузкам зоны нагрева. Минусом таких устройств есть замедленное реагирование на изменения в режимах тепловой подачи. Металлические панели характеризуются высокой подачей температуры в центральной части нагревателя и низкой в районе кромок, а приборы с прозрачной лицевой поверхностью наоборот имеют высокие температурные показатели в краевых участках.

Наибольшими преимуществами обладает ИК пайка комбинированного типа с лампами и панелями. Данные устройства обладают оптимальным числом нагреваемых зон. Первая и вторая зоны производят предварительное нагревание с помощью ИК панелей, которые обеспечивают равномерный нагрев и быстрый выход на заданный режим. Расплавка припойной пасты происходит на третьем участке благодаря действию инфракрасных ламп. Затем, в четвертой зоне плата охлаждается и транспортируется при наличии ленточного конвейера. Обычно в конструкцию комбинированного оборудования входят встроенные микропроцессорные системы для возможности автоматического управления режимами нагрева с помощью специальных программ. Вся информация о пайке и ее результатах выводится на дисплей. В компьютерной памяти сохраняется вся информация о типовых режимах пайки печатных плат самых разнообразных типовых размеров. Паяльные станции, принадлежащие к комбинированному типу, могут быть полностью автоматическими и полуавтоматическими.

Особенности и преимущества

Особенностью ИК паяльной станции является то, что, в отличие от индукционного устройства, в работе отсутствует материальный контакт с радиодеталью, по сравнению с феном, нет давления воздушного потока. Весь процесс пайки происходит полностью в бесконтактном режиме.

К преимуществам ИПС надо отнести следующие достоинства:

• в отличие от других конструкций, инфракрасный паяльник обеспечивает быстрый монтаж или, наоборот, снятие припоя в условиях полного контроля уровня нагрева обрабатываемой радиодетали;
• сфокусированный пучок инфракрасного излучения позволяет точечно направить тепловой энергопоток в нужное место платы;
• ИПС даёт возможность установить режим ступенчатого роста температуры нагрева в рабочей зоне;
• инфракрасная пайка надёжно восстанавливает нарушенное соединение площадки микросхемы с печатной платой;
• отсутствие припоя и флюса в работе станции позволяет сохранять рабочее место в чистоте и не засорять плату каплями олова и кристаллами присадки.

Это интересно: Импульсный паяльник своими руками — схема, устройство, принцип работы

Общие характеристики и принцип работы паяльной станции

Внешний вид промышленной воздушной паяльной станции: 1 – блок управления, 2 − паяльник, 3 – фен, 4 − ручка для переноски, 5 – регуляторы температуры для фена и нагревателя

Анатомия паяльной станции достаточно проста и максимально отвечает необходимым условиям: аккуратная, «умная» пайка элементов. Сердце прибора − блок питания, внутри которого находится трансформатор, выдающий напряжение двух вариантов 12 или 24 Вольта. Без этого элемента все системы станции были бы бесполезны. Трансформатор отвечает за регулировку температуры. Блок питания снабжён терморегулятором и специальными кнопками запуска прибора.

С помощью блока управления также может быть реализована функция запоминания температуры и программирования кнопок. Мастера «прокачивают» прибор, используя процессор, благодаря которому появляется возможность измерять температуру в ходе пайки.

Вариация самодельного паяльника для микросхем

Разберём особенности работы термовоздушной паяльной станции: поток воздуха с помощью специальных спиралевидных или керамических элементов (они находятся прямо внутри трубки термофена) нагревается, а затем через специальные насадки направляется в точку пайки. Такая система позволяет нагреть необходимую поверхность равномерно, исключив точечную деформацию.

В качестве ещё одного дополнительного элемента может выступать специальный инфракрасный нагреватель. Принцип его похож на работу термофена, он нагревает не место стыка, а определённую площадь. Однако, в отличие от термофена, здесь отсутствует поток тёплого воздуха. Профессиональные паяльные станции могут оборудоваться специальными сопутствующими инструментами, оловоотсосами и вакуумными пинцетами.

Процессы и особенности ИК пайки

В пайке применен небольшой диапазон излучаемого спектра. Длина инфракрасных волн зависит от температурных показателей источника излучения. Чем выше показатели излучаемого тепла, тем короче длина волны. Короткие лучи в объект проникают глубже сравнительно с волнами средней и дальней длины.

Разные материалы по-разному абсорбируют тепловые ИК лучи. Существует четыре вида подачи инфракрасного излучения объекту:

• Отражение – весь поток энергии полностью отражается от поверхности объекта без его прогревания;

• Непрозрачность – ИК энергия затормаживается и прогревает только внешнюю поверхность объекта;

• Прозрачность – ИК излучение проходит через все слои материала, не создавая теплового эффекта;

• Полупрозрачность – лучи проходят на определенную глубину, нагревая лишь зону проникновения.

Особенности инфракрасного нагрева создают некоторые проблемы во время пайки:

• Возможно неравномерное нагревание разных составляющих элементов платы из-за разного уровня поглощения ИК лучей;

• Сложность создания необходимого режима нагрева из-за неправильного подбора излучаемого спектра к компонентам платы;

• Подборка индивидуальных режимов излучения для плат с разными размерами и массой;

• Сложности обработки затененных зон платы;

• Необходимо создавать защиту поверхности излучающего прибора от испарений флюсов.

• Необходимость защиты нагревателей от испаряющихся флюсов.

Первые, разработанные ИК нагреватели для пайки были основаны на применении ИК излучающих ламп с температурной подачей от 800 до 1100оС. Поскольку для пайки по стандарту необходим диапазон температур 210-215оС, зачастую происходил перегрев поверхностных участков платы. Излучающие лампы имели вид спирали, из вольфрамового материала помещенной в кварцевую трубчатую оболочку. Пространство в трубке наполнено инертным газом. Зачастую такие нагреватели устанавливались в рефлектор, который отражал излучение на необходимый объект. Данные устройства вырабатывают мало дальние, короткие и ближние лучи. В процессе такой пайки плата получает около 90% вырабатываемой энергии. Причиной этому есть то, что воздух абсолютно прозрачен для инфракрасных лучей, он практически не вбирает в себя тепло, из-за этого конвективный и кондуктивный вид нагрева здесь нецелесообразен. Главными преимуществами пайки ИК лампами есть быстрый нагрев, малая инерционность излучателей, возможность регулировки подаваемой температуры и времени нагревания и простота обслуживания оборудования.

Окружающая атмосфера, которая присутствует в помещении, где проводится пайка, имеет большое влияние на качество процесса и конечный результат. Зачастую ИК паяльное оборудование располагают в воздушной среде. Кислород может провоцировать окисление припоев и разрушать органические элементы платы. Из-за этого желательно максимально сократить время пайки так, чтобы она не превышала 2-3 минут. Отличным вариантом есть пайка в инертной среде, где содержится азот с небольшим процентом кислородного состава и водно-азотной смеси. В данном случае качество пайки будет улучшенным, окисление припоя исключается и увеличивается флюсовая активность.

Описание процесса ИК-пайки

Процесс инфракрасной пайки состоит из нескольких фаз:

1. Печатную плату помещают на платформу станции.
2. Её фиксируют боковыми упорами и дополнительными рейками.
3. Вокруг монтажного участка пластиковые элементы закрывают клейкой фольгой.
4. На высоте 3-4 см от микросхемы устанавливают инфракрасный излучатель.
5. Термопару на гибкой трубке подводят непосредственно к месту пайки.
6. С помощью кнопок на интерфейсах термоконтроллеров задаются режимы работы верхнего и нижнего нагревателя.
7. К месту пайки подводят светильник на стальном гибком шнуре.
8. Включают станцию нажатием стартовой кнопки.
9. По истечении заданного времени микропроцессор снимают с платы с помощью пинцета.
10. Таким же образом, только в обратном порядке, монтируют новый микропроцессор.

Оптимизация температуры на разных стадиях ИК пайки

ИК паяльное оборудование имеет два нагревательных элемента. Первый расположен под платой и выполняет предварительный нагрев до 100 градусов Цельсия. Второй излучатель (верхний) подает сфокусированное тепло на плату до показателей плавления припоя, приделы излучения составляют около 260 градусов.

Оптимизация скорости нагрева зависит от мощности имеющихся нагревателей, их расположения относительно платы, интенсивности и локальности тепловой подачи. Чтобы оптимизировать температуру инфракрасного нагрева следует соблюдать некоторые правила проведения отдельных этапов пайки.

Первым этапом работы ИК паяльного оборудования после установки платы есть предварительное нагревание. Основная его функция это предотвращение резкого теплового удара на электронные элементы и печатные платы. На данном этапе также происходит испарение растворителя находящегося в паяльной пасте. Разница температуры предварительного нагрева и температуры излучаемой в процессе пайки не должны составлять более 100 С.

Стабилизационный этап важен для активации флюса и удаления влаги из пасты. Увеличение температуры осуществляется в очень медленном режиме, пока все элементы платы не будут прогреты до одинаковых показателей. Здесь происходит удаление оксидной пленки с поверхности пайки. Период прохождения стабилизации составляет не больше 2 минут при этом рост температуры должен превышать 0,6 С/с.

На этапе оплавления создается температура плавления паяльной пасты и формируется соединение пайки. Для надежной пайки соединений температура должна быть на 40 градусов выше точки плавления пасты. Длительность процесса не более 2 минут. Скорость пайки 1-3 С/с.

Стадия охлаждения должна происходить быстро, чтобы в процессе сформировалось интерметаллидное соединение, но не быстрее 6 С/с. Излишняя скорость приводит к напряжениям термического характера и повреждениям компонентов объекта пайки. Режим, при котором происходит охлаждение выбирается зависимо от конструктивных особенностей пайки, размеров платы и ее типа.

Руководствуясь изложенным материалом, читатель может определиться с выбором необходимого типа паяльного инфракрасного оборудования и понять принципы оптимизации режимов пайки. Качество пайки напрямую зависит от качества используемого ИК оборудования и грамотного подхода к работе.

Как сделать своими руками термовоздушную паяльную станцию

Купить паяльную станцию с феном не каждому по карману, хотя ИК-станции стоят ещё больших денег, поэтому самый простой путь – собрать её своими руками. Однако, следует помнить, что такие воздушные паяльные станции обладают определёнными недостатками:

1. Потоком воздуха можно случайно сдуть маленькие детали.
2. Поверхность прогревается неравномерно.
3. Для разных случаев требуются дополнительные насадки.

Паяльный фен своими руками: универсальная схема

Термофен – специальное устройство, которое нагревает место пайки потоком горячего воздуха.

Проще всего собрать прибор с феном на вентиляторе, а в качестве нагревателя использовать спираль.

Универсальная паяльная станция с феном

Если покупать нагреватель механический, то он достаточно дорогой. И при резких перепадах температур может простой треснуть. Не все могут самостоятельно сконструировать компрессор. В качестве поддувала можно использовать обычный малогабаритный вентилятор. Подойдёт кулер от домашнего ПК. Для знакомства с устройством такого прибора изучим схему паяльной станции своими руками.

Схема паяльной станции с феном состоит из основного блока и манипулятора-термофена, в котором происходит нагревание воздуха

Вентилятор расположим около термофена. К нему аккуратно присоединяем трубку для подачи тёплого воздуха. На торце кулера вытачиваем отверстие под сопло. С противоположной стороны кулер необходимо закрыть, чтобы обеспечить необходимую тягу.

Для более точечного направления тёплого воздуха можно приобрести готовые насадки на сопло термофена

Теперь подошла очередь сборки нагревательного элемента. Для этого необходимо накрутить нихромовую проволоку спиралью на основание нагревателя. Причём витки обязательно не должны касаться друг друга. Витки наматываются с учётом того, что сопротивление должно быть 70-90 Ом. Основание выбирают с плохой теплопроводностью и хорошей стойкостью к большим температурам.

Приступаем к поиску деталей для сопла. Лучше всего для этого подойдёт труба из керамики или фарфора. Оставляем небольшой зазор между стенками сопла и спиралью. Сверху поверхность обматываем изоляционными материалами. Можно использовать асбестовый слой, стекловолокно и т.д. Это увеличит высокое КПД фена, а также позволит брать его руками, не получив ожог. Крепим нагревательный элемент так, чтобы воздух подавался в трубку, а нагреватель находился точно посередине внутри сопла.

Система управления паяльной станцией

Для сборки системы управления самодельной паяльной станции типа фен своими руками в ней необходимо разместить два реостата: один регулирует входящий поток, другой − мощность нагревательного элемента. А вот выключатель обычно делается один как для нагревателя, так и для нагнетателя.

Варианты подключения системы управления к термофену.

Здесь очень важно правильно подключить провода, чтобы они соотносились с реостатами. Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю

Затем присоединяем термофен так, чтобы провода соответствовали нужным реостатам и выключателю.

Сборка и настройка работы паяльной станции

Мощность паяльной станции, как мы уже замечали выше, обычно находится в пределах от 24 до 40 Ватт. Однако если вы планируете паять шины питания и проводники, то мощность прибора должна быть увеличена от 40 до 80 Ватт.

А вот паяльные инструменты на 100 Ватт и больше, как правило, используют для крупногабаритных конструкций из цветмета, которые, в принципе, обладают значительной теплопроводностью

Подробнее о том, как паять феном от паяльной станции, смотрите в этом видео.

Watch this video on YouTube

Какую выбрать?

Есть несколько базовых характеристик, влияющих на выбор станции. Среди них:

• комплектация – то есть наличие дополнительных элементов, которые входят в набор вместе с самим паяльником (термопинцет, различные держатели и прочие детали);
• мощность – считается, что большая часть паяльных работ проводится с помощью станций с мощностью 60-90 Вт;
• вид нагревательного элемента – как уже говорилось выше, керамический сегодня наиболее востребован;
• тип управления – более надежными справедливо считаются цифровые станции.

Если нужны конкретные бренды, то и среди профи, и среди радиолюбителей лидируют такие марки как Ersa, Zubr, Hakko, Lukey, Aoyue.

Особенности

Уникальность ИК-паяльника заключается в главном отличии от индукционного прибора – в момент работы прямого контакта с деталью нет. И давления воздушного потока тоже нет. Это принципиальная разница, отличающая инфракрасную паяльную станцию. У этого прибора множество достоинств:

• ИК-паяльник – это быстрый монтаж, так же как и скорое снятие припоя при тотальном контроле нагрева детали;
• пучок ИК-излучения сфокусирован, что дает возможность точечно направить тепловой энергопоток в конкретную зону платы;
• инфракрасная станция помогает установить режим постепенного температурного роста нагрева на участке работы;
• благодаря инфракрасной пайке сама станция реанимирует деформированные соединения площадки микросхемы;
• в работе ПС нет флюса и припоя, что дает возможность оставить чистым рабочий стол, а плата не засоряется каплями олова и присадочными кристаллами.

Описание конструкции инфракрасного устройства:

• верхний нагревательный элемент (из кварца или керамики);
• нижний нагревательный элемент;
• стол для печатных плат;
• маленький контроллер, который руководит ПС;
• термопара, контролирующая температуры.

Способ №2. Бесконтактная паяльная станция

Как показывает практика, далеко не всегда нагревом жала можно воздействовать на любые элементы платы, к примеру, к тем же smd деталям крайне трудно подобраться. В таких ситуациях используется паяльный фен, направляющий поток горячего воздуха на  ножки.

Несмотря на схожесть, переделать обычное устройство для сушки волос в инфракрасную станцию не получится, так как рабочая температура должна достигать 500 — 800ºС. Для сборки такой паяльной станции вам понадобится компрессор для подачи воздуха, нагревательный элемент, корпус для элементов управления, сопло, понижающий трансформатор, выпрямитель, блок управления скоростью подачи воздуха.

Принципиальная схема такой паяльной станции приведена на рисунке ниже:

Рис. 2: электрическая схема термофена

Принцип действия паяльной станции основан на воздействии инфракрасного излучения от нагревательного элемента непосредственно в область пайки. Компрессор подает воздух от нагревателя через сужающееся сопло, создавая эффект турбины, производительность насоса желательно обеспечить в пределах от 20 до 30 л в минуту.

При изготовлении инфракрасной станции существует два способа для ее выполнения —  ручная модель или стационарная. Первый вариант подходит в тех ситуациях, когда корпус ИК паяльной предвидится относительно небольших размеров и будет удобно помещаться в руке. Второй способ подойдет для крупногабаритных приспособлений, в которых станция установлена неподвижно, а заготовка перемещается под соплом.

Рассмотрим такой пример изготовления паяльной станции бесконтактного типа:

• Намотайте нагревательную спираль из нихромовой проволоки, в данном случае используется диаметром 0,8мм. Можете взять и другой вариант, к примеру, от электрической плиты.
• Для намотки используйте жесткий каркас, укладывайте витки вплотную, но не делайте нахлестов и следите за тем, чтобы не закоротить намотку. Чем меньше диаметр проволоки у вас получится, тем эффективнее будет идти нагрев, достаточно будет спирали с наружным диаметром 8 – 10 мм.
• В данном примере изготавливаются несколько спиралей, соединяемых параллельно для повышения температуры нагрева.
• Установите полученную спираль на цилиндрический каркас из негорючего материала.

Рисунок 4: поместите спирали на диэлектрический элемент

Предварительно удалите с каркаса все лишнее но если он уже готов, можете сразу осуществлять намотку.

• Изготовьте металлический стакан для нагревательного элемента, в этом примере изготовления паяльной станции мы сделаем его из корпуса пальчиковой батарейки.
• Из куска телескопической антенны от радиоприемника сделайте сопло, один край которого нужно расплескать и надеть на шайбу.
• Прикрутите шайбу сопла к стакану из батарейки при помощи соразмерных болтов.
• Поместите внутрь стакана между спиралью и стенками термоизоляционный материал, чтобы предотвратить перегревание наружных деталей.
• Соберите диодный мост из четырех полупроводниковых элементов, если под рукой уже есть готовая сборка, можете использовать и ее.
• Изготовьте блок питания из понижающего трансформатора и выпрямительного агрегата, ваша задача получить на выходе низкое напряжение для снижения вероятности поражения электротоком. В рассматриваемом примере получается около 10 – 15В, мощность трансформатора составляет 150Вт. Аналогичная модель может браться с готового оборудования.
• Корпус для паяльной станции мы изготовим из обычной пластиковой бутылки. В данном примере нам нужен прозрачный пластик, так как в нем легче подключать блок питания, нагнетатель воздуха и плату управления.
• Подключите куллер и нагревательную спираль к выводам блока питания, подсоедините регулятор напряжения.

Регулировка мощности теплового потока может осуществляться либо по скорости подачи воздуха, либо по уровню напряжения, подаваемого на нагреватель.

Подключите шнур питания к выводам трансформатора – паяльная станция готова к использованию.
Рис. 9: паяльная станция готова

Разновидности паяльных станций по конструкции

Существуют как простые паяльные станции, оборудованные привычным нам классическим паяльником, так и более продвинутые. Причём вариаций сочетания компонентов и систем может быть великое множество. Без труда можно в одной станции совместить контактный паяльник и фен, вакуумный или термопинцет и оловоотсос. Для удобства приведём таблицу основных типов паяльных станций.

Контактные ПС− это обыкновенный, имеющий при пайке прямой контакт с поверхностью, паяльник, оснащённый электронным блоком управления и регулирования температуры.	Бесконтактные ПС − в основе работы блок управления и особая система управления элементов.
Свинцовые	Бессвинцовые Требуют повышенной температуры плавки.	Термовоздушные Обеспечивают эффективную пайку в труднодоступных зонах с единовременным прогреванием сразу нескольких поверхностей. Позволяет осуществлять пайку любого типа, как со свинцом, так и без него.	Инфракрасные Здесь присутствует нагревательный элемент в виде инфракрасного излучателя, сделанного из керамики или кварца.	Комбинированные Сочетают в своей конструкции несколько типов оборудования: фен или классический паяльник, или, как мы уже говорили, ИК-нагреватель и оловоотсос допустим, паяльник и фен.

По механизму стабилизации температуры и принципу работы управляющих блоков паяльные станции можно разделить также на аналоговые и цифровые. В первом случае нагревательный элемент включён, пока паяльник не прогреется до нужной температуры, самая близкая аналогия – нагрев обычного утюга. А вот второй тип паяльника отличается сложной системой контроля и регулирования температуры. Здесь размещён PID-регулятор, который подчиняется программе микроконтроллера. Такой метод стабилизации температуры намного эффективнее аналогового. Ещё одна классификация позволяет разделить все ПС на монтажные и демонтажные. Первые осуществляют пайку приборов, однако, не имеют оловоотсоса и других элементов, позволяющих проводить чистку и замену деталей.

Демонтажная паяльная станция Xytronic LF-852D с насадками

Такие паяльные системы снабжены специальной ёмкостью для удаления припоя, который, в свою очередь, отсасывается специальной насадкой, снабжённой компрессором.

Изготовление своими руками

Высокая стоимость ИК паяльной станции (60-150 тыс. руб.) стимулирует домашних мастеров к изготовлению такого оборудования самостоятельно. При наличии определённого опыта сделать своими руками самодельный инфракрасный паяльник вполне реально. Материальные затраты обычно не превышают 10 тыс. руб. Нужно подготовить материалы и компоненты, необходимые для сборки ИК станции.

Детали для самодельного прибора

Для сборки инфракрасной паяльной станции своими руками понадобится следующее:

• лист жести;
• гибкая спиральная металлическая трубка светильника;
• рычажный штатив от старой настольной лампы;
• галогеновые лампы;
• оцинкованная мелкая сетка;
• алюминиевый профиль в виде узких реек;
• 2 термопары;
• плата Ардуино Mega 2560 R3;
• плата SSR 25-DA2x Adafruit MAX31855K – 2 шт.;
• адаптер постоянного тока 5 вольт, 0,5 А;
• провода.

Сборка

Монтаж паяльной станции состоит из нескольких этапов:

1. Термостол;
2. Инфракрасный нагреватель;
3. ПИД-регулятор на Ардуино.

Термостол

Делать термостол своими руками желательно в условиях оборудованной домашней мастерской. Конструкция представляет собой нижний нагреватель, состоящий из следующих компонентов:

• корпус, отражатель, лампы;
• система крепежа платы;
• гибкая трубка термопары;
• светильник.

Корпус

1. Основу термостола изготавливают в виде рамы из Г-образного жестяного профиля. Можно полосы металла согнуть уголком. Ножницами делают вырезы и по ним сгибают металл, соединяя части саморезами.
2. Проём закрывают металлической сеткой. Чтобы она не прогибалась, над сеткой протягивают металлические прутки в поперечном и продольном направлениях.

Установка металлической сетки

1. Старый галогеновый светильник разбирают, освобождая отражатель от ламп. Его обрезают по внутреннему периметру корпуса.
2. Лампы возвращают на место. Нагреватель вставляют в опорную раму снизу.

Монтаж отражателя

Система крепежа платы

Алюминиевую рейку разрезают на несколько отрезков. В них просверливают монтажные отверстия.

Два отрезка профиля закрепляют на широких бортах корпуса, в канавках которых будут передвигаться винтовые фиксаторы поперечных реек. Всё станет понятно из нижнего фото.

Крепёж платы

Гибкая трубка термопары

Спиральную металлическую трубку устанавливают в одном из углов рамы, протягивают провода термопары. Длина трубки должна обеспечивать доступ термопары ко всей рабочей зоне станции.

Светильник

На конце гибкой трубки закрепляют патрон с пятивольтовой лампочкой с отражателем. Основание металлического шланга крепят в углу рамы так же, как и в предыдущем случае.

Верхний нагреватель

Инфракрасный излучатель состоит из двух элементов, это:

1. Керамическая пластина в корпусе.
2. Держатель.

Крепление штатива к корпусу верхнего нагревателя

Керамическая пластина в корпусе

Дополнительная информация. Вмонтированный в верхнюю плоскость корпуса ИК пластины кулер от компьютера поможет предохранить радиодеталь от перегрева.

Держатель

Для держателя идеально подходит двухсекционный кронштейн настольного светильника. Основание кронштейна крепят к раме станции. Верхний поворотный шарнир соединяют с корпусом верхнего нагревателя.

ПИД-регулятор на Ардуино

Сделанная ИК станция своими руками обязательно комплектуется блоком управления. Для него нужно сделать отдельный корпус. Внутри помещают плату Ардуино и ПИД регулятор. Примерная схема компоновки деталей блока управления станцией видна на фото.

Блок управления ИК станции

Микропроцессорная платформа Arduino Mega 2560 R3 управляет режимами нагрева керамического ИК излучателя и платформы термостола. К плате Ардуино присоединены провода вентиляторов (верхний и нижний), ПИД регулятора, термопар и светильника.

Программирование паяльной станции осуществляется через интерфейс контроллера. Его экран отражает текущий процесс нагрева печатной платы с обеих сторон.

Самодельная ИПС

В роли тестера выступают термопары. Они, в конечном счёте, являются источниками информации о состоянии уровня нагрева тыльной стороны печатной платы и верхней поверхности микропроцессора.

Как пользоваться?

А теперь поговорим о том, как нужно паять этим прибором. Ход работы представлен несколькими этапами:

• Печатную плату следует поместить на платформу инфракрасной станции. Она свободно фиксируется боковыми упорами и вспомогательными реечками.
• Около монтажной зоны пластиковые детали заклеиваются специальной фольгой.
• На расстоянии в 3-4 см от микросхемы устанавливается инфракрасный излучатель.
• На гибкой трубке термопару приближают к зоне пайки. Специальные термические контроллеры задают режимы работы верхнего и нижнего нагревателей.
• К зоне пайки подводится светильник на стальном шнуре. Теперь ПС можно включить стартовой кнопкой.
• Когда пайка завершена, микропроцессор снимается с платы специальным пинцетом.
• Так же точно, но в обратном порядке монтируется новый микропроцессор.

Ничего экстрасложного нет. Но, конечно, перед пайкой не лишним будет изучить само устройство. Например, рассмотрев все его составляющие. Рабочий стол – это углубленная платформа из ТЭНов, укрытая металлосеткой. Упоры с фиксаторами удобно двигаются по направляющим.

У поперечных бортов есть опоры на винтах, поддерживающие плату на требуемой высоте. На вертикальной опоре сложно не заметить поворотное устройство – на нем, собственно, и зафиксирован ИК-нагреватель. Сам излучатель двигается по прямой линии по направляющим штатива. Паяльник способен крутиться вокруг вертикализированной опоры.

Заключение

ИК паяльные станции – это одни из лучших установок для пайки всевозможных элементов в самых разных корпусных исполнениях. Сделать паяльную станцию на инфракрасных подогревающих элементах можно даже в домашних условиях.

Как правило, домашние мастера для нижних нагревателей предпочитают использовать мощные галогеновые лампы. Основные распиновки разъемов, параметры микросхем, модели микроконтроллера, инструкции о том, как из бытового фена сделать паяльный и другая информация доступна в интернете.

Это интересно: Как правильно паять паяльником платы, чипы, алюминий: это полезно знать